ความเสถียรต่อแสงของ Bemotrizinol และ Iscotrizinol ทำให้การปกป้องจากแดดคงอยู่ยาวนาน

ค่า SPF ของครีมกันแดดวัดจากฟิล์มที่เพิ่งทาลงบนผิว สิ่งที่เกิดขึ้นกับฟิล์มนั้นในอีกไม่กี่ชั่วโมงถัดมาภายใต้แสงแดดเป็นอีกคำถามหนึ่ง และเป็นคำถามที่ความเสถียรต่อแสงตอบได้

เรื่องนี้สำคัญกว่าข้อมูลบนฉลากส่วนใหญ่ สารกรองที่สลายตัวเมื่อถูกฉายรังสีจะพาการปกป้องหายไปด้วย ไม่ใช่เพราะถูกน้ำชะล้าง ไม่ใช่เพราะเหงื่อ แต่เป็นเพราะโมเลกุลแตกสลายลงภายใต้รังสีชนิดเดียวกับที่มันมีหน้าที่ดูดกลืน สารกรองสองชนิดอาจให้ค่าการดูดกลืนเริ่มต้นเท่ากัน แต่ให้การปกป้องจริงในช่วงบ่ายแก่ที่ต่างกันมาก

สองในสารกรองอินทรีย์ที่มีความเสถียรต่อแสงสูงที่สุดซึ่งใช้กันอยู่ในปัจจุบันคือ bemotrizinol และ iscotrizinol ต่อไปนี้คือสิ่งที่ข้อมูลแสดงให้เห็นจริง

ทำความรู้จัก bemotrizinol และ iscotrizinol

ทั้งสองชนิดเป็นสารกรองอินทรีย์กลุ่มไตรอะซีนที่ละลายในน้ำมันและมีน้ำหนักโมเลกุลสูง ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญ เพราะโมเลกุลขนาดใหญ่ซึมผ่านผิวได้ยากและคงอยู่ตรงจุดที่มันทำงานได้ผล

Bemotrizinol (INCI Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine, CAS 187393-00-6) เป็นสารกรองแบบบรอดสเปกตรัม โดยดูดกลืนในทั้งสองช่วงคลื่น: การดูดกลืนสูงสุดที่ 310 nm ในช่วง UV-B และอีกครั้งที่ 343 nm ในช่วง UV-A น้ำหนักโมเลกุล 627.8 g/mol ปริมาณการใช้ทั่วไปสูงสุดถึง 5%

Iscotrizinol (INCI Diethylhexyl Butamido Triazone, CAS 154702-15-5) เป็นสารกรอง UV-B เป็นหลัก โดยมีค่าสูงสุดที่ 310 nm และแผ่ขยายเข้าสู่ UV-A II ในช่วง 320–340 nm ที่น้ำหนัก 765.98 g/mol นับเป็นหนึ่งในสารกรองที่หนักที่สุดที่ใช้ในเครื่องสำอาง และมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนโมลาร์สูงมาก คือดูดกลืนได้แรงที่ปริมาณการใช้ต่ำ เมื่อใช้เดี่ยวที่ 10% จะให้ค่าราว SPF 12.5 ปริมาณการใช้ทั่วไป 5–10%

ความสำคัญของความเสถียรต่อแสงในวัตถุดิบสำหรับครีมกันแดด

ความเสถียรต่อแสงคือสัดส่วนของค่าการดูดกลืนรังสียูวีของสารกรองที่ยังคงเหลืออยู่หลังได้รับปริมาณรังสีตามที่กำหนด กรณีเปรียบเทียบช่วยให้เห็นภาพ: avobenzone เป็นสารดูดกลืน UV-A ที่ยอดเยี่ยม โดยมีค่าสูงสุดที่ 360 nm แต่ไวต่อแสงอย่างเห็นได้ชัดและสลายตัวไปพอสมควรหากไม่มีตัวช่วย นั่นคือเหตุผลที่แทบไม่มีการใช้มันเพียงลำพัง

ความเสถียรต่อแสงที่ไม่ดีจะปรากฏออกมาเป็นการปกป้องที่ค่อยลดหายไปอย่างเงียบเชียบระหว่างที่อยู่กลางแดด ผู้ใช้ไม่ได้ทำอะไรผิด (ไม่ได้ลงว่ายน้ำ ไม่ได้ใช้ผ้าเช็ดตัว) แต่กระนั้นก็ยังได้รับการปกป้องในเวลาบ่ายสองโมงน้อยกว่าที่ขวดสัญญาไว้เมื่อสิบโมงเช้า

ค่าการดูดกลืนที่คงเหลือ: ตัวเลขจริง

ค่าการคงเหลือที่วัดได้จากการทดสอบของ Helioscience (ฝรั่งเศส) สำหรับสารกรองกลุ่มไตรอะซีนในกลุ่มผลิตภัณฑ์ Sunbest:

• Iscotrizinol: คงเหลือประมาณ 90% หลังผ่านไป 24 ชั่วโมง การปกป้องหายไปเพียงราวหนึ่งในสิบตลอดทั้งวัน ซึ่งทำให้มันอยู่ในกลุ่มสารกรองอินทรีย์ที่มีความเสถียรต่อแสงสูงที่สุดเท่าที่มีอยู่
• Ethylhexyl triazone (Sunbest-EHT): คงเหลือ 76–81% เป็นสารดูดกลืน UV-B ที่แรงมาก ค่าสูงสุดที่ 314 nm และทนต่อการชะล้างได้ดี
• Bemotrizinol: คงเหลือ 57–58% ในการทดสอบของ Helioscience เดียวกัน ต่ำกว่าอีกสองชนิด และเป็นเรื่องที่ควรรู้ไว้มากกว่าจะกลบเกลื่อนไป ข้อมูลของผู้ผลิตจากโปรโตคอลที่ต่างออกไปรายงานว่าสารตั้งต้นคงสภาพเดิมอยู่ 98.4% หลังได้รับรังสี 50 เท่าของปริมาณต่ำสุดที่ทำให้เกิดผื่นแดง โดยวัดด้วย HPLC ตัวเลขทั้งสองวัดสิ่งที่ต่างกัน (ค่าการดูดกลืนที่คงเหลือเทียบกับโมเลกุลที่รอดอยู่) จึงเทียบกันไม่ได้

ตัวเลขของ bemotrizinol ควรได้รับการอธิบายบริบท ไม่ใช่การแก้ตัว มันถูกเลือกใช้เพราะสิ่งที่อีกสองชนิดทำไม่ได้: การครอบคลุมทั้ง UV-A และ UV-B อย่างแท้จริงจากโมเลกุลเดียว บวกกับความสามารถที่มีเอกสารรองรับอย่างดีในการเพิ่มความเสถียรให้ avobenzone เมื่อพัฒนาสูตรร่วมกัน bemotrizinol ช่วยยืดอายุการใช้งานของ avobenzone ออกไปได้อย่างมาก ดังนั้นการมีส่วนช่วยต่อความเสถียรต่อแสงโดยรวมของสูตรจึงมากกว่าที่ตัวเลขการคงเหลือของมันเองบ่งบอก

ปัจจัยที่มีผลต่อความเสถียรต่อแสง

โครงสร้างทางเคมี

แกนไตรอะซีนเพียงอย่างเดียวไม่ได้อธิบายเรื่องนี้ ใน bemotrizinol หมู่ o-hydroxyphenyl แต่ละหมู่สร้างพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลกับไนโตรเจนของวงไตรอะซีน หลังดูดกลืนรังสียูวี โมเลกุลจะถ่ายโอนโปรตอนนั้นในสถานะกระตุ้น (excited-state intramolecular proton transfer, ESIPT) และกลับสู่สถานะพื้นในรูปความร้อน แทนที่จะเดินไปตามเส้นทางโฟโตเคมีที่ทำให้พันธะแตกออก Iscotrizinol และ ethylhexyl triazone มีวงไตรอะซีนร่วมกัน แต่ไม่มีหมู่ o-hydroxyphenyl เส้นทางนี้จึงไม่ใช้กับสารทั้งสองนี้ น้ำหนักโมเลกุลสูงก็ช่วยด้วยเช่นกัน ทั้งต่อความเสถียรต่อแสงและต่อการคงสารกรองไว้บนผิวชั้นนอก

การได้รับรังสียูวี

การสลายตัวขึ้นอยู่กับปริมาณรังสี ความยาวคลื่น และสภาพแวดล้อมรอบโมเลกุล การทดสอบจึงต้องระบุความเข้มของการฉายรังสีและปริมาณรังสีรวม มิฉะนั้นตัวเลขจากแหล่งต่างกันจะเทียบกันไม่ได้

ปฏิสัมพันธ์กับวัตถุดิบอื่น

ความเสถียรต่อแสงเป็นคุณสมบัติของสูตร ไม่ใช่ของสารกรองเพียงอย่างเดียว ความมีขั้วของตัวทำละลาย เฟสน้ำมัน การเลือกอิมัลซิไฟเออร์ สารต้านอนุมูลอิสระ และสารกรองชนิดอื่น ล้วนทำให้ค่านี้เปลี่ยนไป บางครั้งไปในทางที่ดีขึ้น อย่างในกรณีการจับคู่ bemotrizinol–avobenzone บางครั้งก็ไปในทางที่แย่ลง นี่คือเหตุผลที่ตัวเลขของสารกรองเดี่ยวไม่อาจใช้แทนการทดสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้

วัดความเสถียรต่อแสงกันอย่างไร

ฟิล์มที่กำหนดความหนาไว้จะถูกทาลงบนวัสดุรองรับผิวขรุขระ แล้วฉายรังสีในเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ ที่ปริมาณรังสีตามที่ระบุ ค่าการดูดกลืนตลอดช่วง 290–400 nm จะถูกบันทึกทั้งก่อนและหลังด้วยสเปกโทรโฟโตเมตรีแบบ UV-visible แล้วคำนวณสัดส่วนที่คงเหลือ จากนั้น HPLC จะวัดปริมาณสารตั้งต้นที่เหลืออยู่และระบุผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว

รายละเอียดที่สำคัญคือต้องระบุโปรโตคอลไว้ด้วย ตัวเลขการคงเหลือจะเทียบกันได้ก็ต่อเมื่อปริมาณรังสีที่ฉาย ความหนาของฟิล์ม และวัสดุรองรับตรงกัน

ความเสถียรต่อแสงเป็นตัวตัดสินว่า SPF จะคงอยู่ตลอดทั้งวันหรือไม่

ความเสถียรต่อแสง (ไม่ใช่ภาวะไวแสง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์คนละอย่างโดยสิ้นเชิง โดยหมายถึงปฏิกิริยาผิดปกติของผิวต่อแสง) คือสิ่งที่กำหนดว่าค่า SPF ที่วัดได้ของครีมกันแดดจะอยู่รอดผ่านการใช้งานจริงกลางแจ้งตลอดทั้งวันหรือไม่

เมื่อดูจากตัวเลข iscotrizinol โดดเด่นที่สุดด้วยการคงเหลือราว 90% โดยมี ethylhexyl triazone ตามมาติด ส่วน bemotrizinol ยอมแลกการคงเหลือของตัวเองบางส่วนกับความกว้างของการครอบคลุมและบทบาทในการเพิ่มความเสถียรที่ไม่มีสารกรองอื่นในชุดนี้ทำแทนได้ เมื่อใช้ร่วมกัน ทั้งสองสร้างสูตรที่การปกป้องในชั่วโมงที่สี่ใกล้เคียงกับการปกป้องในชั่วโมงที่ศูนย์ ซึ่งนั่นคือประเด็นทั้งหมด